Silicium (Si)
| Ordnungszahl | 14 |
|---|---|
| Atommasse | 28.085 u |
| Kategorie | Halbmetall |
| Elektronenkonfiguration | [Ne] 3s² 3p² |
| Aussehen | kristallin, spiegelnd mit bläulich schimmernden Flächen |
| Dichte (STP) | 2330 g/L |
| Schmelzpunkt | 1687 K |
| Siedepunkt | 3538 K |
| Elektronegativität | 1.9 (Pauling) |
| Ionisierungsenergie | 786.5 kJ/mol |
| Atomradius | 110 pm |
| Kristallstruktur | Tetraedrische Packung |
| Entdeckt von | Jöns Jacob Berzelius (1824) |
Kurzbeschreibung
Silicium (Si) ist ein hartes, sprödes, kristallines Halbmetall mit blaugrauem metallischem Glanz. Es ist das zweithäufigste Element der Erdkruste und die Grundlage der modernen Elektronik und Computertechnik. Die wichtigsten Fakten zu Silicium (Si) im Überblick:
Verwendung: Beherrscht die Halbleiterindustrie (Computerchips, Solarzellen, Transistoren) und wird in Silikonpolymeren (Schmiermittel, Dichtstoffe, medizinische Implantate), in der Glas- und Keramikherstellung sowie in Aluminium- und Stahllegierungen verwendet. Hochreines Silicium ist für die Photovoltaik unverzichtbar.
Herstellung/Gewinnung: Wird durch Reduktion von Quarz (SiO₂) mit Kohlenstoff in Lichtbogenöfen zu metallurgischem Silicium verarbeitet. Für Halbleiter- und Solaranwendungen, die extreme Reinheit erfordern (99,9999999 %+), wird es durch chemische Reinigung (Siemens-Verfahren) oder Zonenschmelzen weiter veredelt.
Geschichte: 1824 von Jöns Jacob Berzelius als Element identifiziert, jedoch bereits 1800 erstmals von Humphry Davy isoliert. Der Name stammt vom lateinischen „silex“ (Feuerstein). Die Transistor-Revolution (1947) und die Erfindung des integrierten Schaltkreises (1958) machten Silicium zur Grundlage des digitalen Zeitalters.
Gesundheit & Sicherheit: Siliciumstaub (insbesondere kristallines Siliciumdioxid) verursacht Silikose, eine schwere berufsbedingte Lungenerkrankung. Elementares Silicium ist ungiftig. Silicium ist für einige Organismen (Kieselalgen, Schwämme) unverzichtbar und spielt möglicherweise eine Rolle für die Knochengesundheit des Menschen.
Preis/Markt: Metallurgisches Silicium ist relativ günstig; Silicium in Halbleiter- und Solarqualität erzielt Spitzenpreise. Der Markt wird von der Elektronikbranche und den erneuerbaren Energien bestimmt.
Eigenschaften: Halbleitereigenschaften (Leitfähigkeit zwischen Metallen und Isolatoren), vier Valenzelektronen ermöglichen vielseitige Bindungen, spröde bei Raumtemperatur, bildet starke kovalente Bindungen und kommt in amorpher und kristalliner Form vor.
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